Если кинетическая энергия частицы равна её энергии покоя, то какова скорость этой частицы?
Физика11 классСпециальная теория относительностикинетическая энергияэнергия покояскорость частицыфизика 11 классзаконы физики
Для того чтобы найти скорость частицы, у которой кинетическая энергия равна её энергии покоя, нужно использовать формулы для этих энергий.
1. Определим энергии:
2. Условие задачи:
По условию задачи, кинетическая энергия равна энергии покоя:
Eк = E0.
3. Подставим выражения для энергий:
E - E0 = E0.
Следовательно, E = 2E0.
4. Теперь подставим полную энергию:
γmc^2 = 2mc^2.
5. Упростим уравнение:
γ = 2.
6. Вспомним, что γ = 1 / sqrt(1 - v^2/c^2):
1 / sqrt(1 - v^2/c^2) = 2.
7. Возведем обе стороны в квадрат:
1 / (1 - v^2/c^2) = 4.
8. Умножим обе стороны на (1 - v^2/c^2):
1 = 4(1 - v^2/c^2).
9. Раскроем скобки:
1 = 4 - 4v^2/c^2.
10. Переносим все в одну сторону:
4v^2/c^2 = 4 - 1.
4v^2/c^2 = 3.
11. Упростим уравнение:
v^2/c^2 = 3/4.
12. Найдем скорость:
v = c * sqrt(3/4) = (sqrt(3)/2)c.
Ответ: Скорость частицы равна (sqrt(3)/2)c, что примерно равно 0.866c.